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锚杆(索)的组成及类型详解

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:其功能是对锚杆施加预应力。锚固于土层中的锚杆,称为土层锚杆;锚固于岩层中的锚杆,称为岩层锚杆。锚杆的承载力主要依靠锚固体与周围岩土介质间的黏结摩阻强度提供。图5.19压力分散型锚杆简图1—锚头;2—支护结构;3—杆体;4—保护套管;5—锚杆钻孔;6—锚固段灌浆体;7—自由段区;8—锚固段区;9—承载板(体)

锚杆(索)的组成及类型详解

锚杆(索)作为一种深入地层的张拉型构件,它一端与工程构筑物连接,另一端深入地层中。它一般由外锚头、杆体自由段和杆体锚固段组成,如图5.15所示。当采用钢绞线或钢丝束作杆体材料时,可称为锚索,如图5.16所示。为了保证锚杆受力合理、施工方便,有时还需要设置如定位支架、导向帽、架线环、束线环及注浆塞等锚杆配件。

图5.15 锚杆组成与构造

图5.16 永久性拉力型锚索结构图

1—锚具;2—垫座;3—涂塑钢绞线;4—光滑套管;5—隔离架;6—无包裹钢绞线;7—钻孔壁;8—注浆管;9—保护罩;10—自由段区;11—锚固段区

①外锚头。锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件。它由垫墩、垫板、锚具、保护帽及外端锚筋等组成。

②锚固段。锚杆远端将拉力传递给稳定地层的部分,锚固长度要求能承受最大设计拉力。其功能是增加锚固体的承压作用,将锚固体与土层的黏结摩擦作用增大。

③自由段。将锚头拉力传至锚固段的中间区段。它由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。其功能是对锚杆施加应力

锚杆的分类方法较多,通常可按应用对象,是否预先施加应力,锚固机理,以及锚固形态等进行分类。当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时,锚杆也称锚索。锚固于土层中的锚杆,称为土层锚杆;锚固于岩层中的锚杆,称为岩层锚杆。施加了一定预拉应力的锚杆,称为预应力锚杆;未施加预应力的锚杆,称为非预应力锚杆。

1)按照应用对象分类

按应用对象,可分为岩层锚杆(索)和土层锚杆(索)。岩层锚杆是指内锚段锚固于各类岩层中的锚杆,而自由段可位于岩层或土层中;土层锚杆是指锚固于各类土层中的锚杆,其构造、设计、施工与岩石锚杆有共同点也有其特殊性。

2)按是否预先施加应力分类

按是否预先施加应力,可分为预应力锚杆(索)和非预应力锚杆(索)。非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力,锚杆处于被动受载状态;非预应力锚杆通常采用Ⅱ,Ⅲ级螺纹钢筋,锚头较简单,如板肋式锚杆挡墙、锚板护坡等结构中通常采用非预应力锚杆。锚头最简单的做法就是将锚筋作成直角弯钩并浇注于面板或肋梁中。预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力,使锚杆处于主动受载状态;预应力锚杆在锚固工程中占有重要地位,图5.26是典型的预应力锚杆(索)结构示意图。预应力锚杆的设计与施工比非预应力锚杆复杂,其锚筋一般采用精轧螺纹钢筋(ϕ25~ϕ32)或钢绞线,目前在公路滑坡处治中广泛采用预应力锚索加固技术。

3)按锚固形态及锚固机理分类

按锚固形态,可分为圆柱形锚杆、端部扩大型锚杆(索)和连续球形锚杆(索)。

(1)圆柱形锚杆(www.xing528.com)

圆柱形锚杆是国内外早期开发的一种锚杆形式。这种锚杆可预先施加预应力而成为预应力锚杆,也可以是非预应力锚杆。锚杆的承载力主要依靠锚固体与周围岩土介质间的黏结摩阻强度提供。这种锚杆适用于各类岩石和较坚硬的土层,一般不在软弱黏土层中应用,因软黏土中的黏结摩阻强度较低,往往很难满足设计抗拔力的要求,一般所指锚杆即为圆柱形锚杆。

(2)端部扩大头型锚杆

端部扩大头型锚杆如图5.17所示,是为了提高锚杆的承载力而在锚固段最底端设置扩大头的锚杆,锚杆的承载力由锚固体与土体间的摩阻强度和扩大头处的端承强度共同提供。因此,在相同的锚固长度和锚固地层条件下端部扩大头型锚杆的承载力远比圆柱形锚杆为大。这种锚杆较适用于黏土等软弱土层以及比邻地界限制土锚长度不宜过长的土层和一般圆柱形锚杆无法满足要求的情况。端部扩大头型锚杆可采用爆破或叶片切削方法进行施工。

(3)连续球形锚杆

连续球形锚杆如图5.18所示,是利用设于自由段与锚固段交界处的密封袋和带许多环圈的套管(可进行高压灌浆,其压力足以破坏具有一定强度5.0 MPa的灌浆体),对锚固段进行二次或多次灌浆处理,使锚固段形成一连串球状体,从而提高锚固体与周围土体之间的锚固强度。这种锚杆一般适用于淤泥、淤泥质黏土等极软土层或对锚固力有较高要求的土层锚杆。

图5.17 端部扩大头型锚杆

1—台座;2—锚具;3—承压板;4—支挡结构;5—钻孔;6—自由隔离层;7—钢筋;8—注浆体;9—端部扩大头;Lf—自由段长度;La—自由段长度

图5.18 连续球形锚杆

1—台座;2—锚具;3—承压板;4—支挡结构;5—钻孔;6—自由隔离层;7—止浆密封装置;8—预应力筋;9—注浆导管;10—锚固体;Lf—自由段长度;La—自由段长度

根据锚固段灌浆体受力的不同,可分为拉力型、压力型和荷载分散型(拉力分散型与压力分散型)等,如图5.19所示。

除此之外,锚杆按锚固机理还可分为有黏结锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆及混合型锚杆。目前,在边坡加固工程中,广泛采用锚钉也是一种较短的黏结型锚杆。它是通过在边坡中埋入段而密的黏结型锚杆使锚杆与坡体形成复合体系,增强边坡的稳定性。这种锚杆一般适用于土质地层和松散的岩石地层。

图5.19 压力分散型锚杆简图

1—锚头;2—支护结构;3—杆体;4—保护套管;5—锚杆钻孔;6—锚固段灌浆体;7—自由段区;8—锚固段区;9—承载板(体)

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